一种双电机集成桥结构及轮式工程机械的制作方法

1.本实用新型涉及集成桥技术领域，具体涉及一种双电机集成桥结构及轮式工程机械。


背景技术：

2.驱动桥作为一种比较常见的传动结构，应用于轮式工程车辆及公路车辆的传动领域，为适应新能源汽车技术的需求，出现了由驱动电机驱动的电驱动桥，市面上的电驱动桥多为单电机单速比电驱动桥，能耗较高，无法满足比较复杂的应用工况，为了解决这一技术问题，申请号为cn202111335713.x的中国公开专利公开了一种双电机两挡电驱动桥结构，包括相互间隔布置的第一驱动电机和第二驱动电机、两挡减速机构，以及差速器。两挡减速机构包括输入轴、第一主动齿轮、第一从动齿轮、第一中间轴、第二中间轴、离合器、制动器、双星行星排、第二主动齿轮与第二从动齿轮，所述输入轴两端分别连接所述第一驱动电机和第二驱动电机。
3.该结构采用双电机直接串联和平行轴结构布置，双电机始终串联仍然存在不能适应复杂工况的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的集成桥结构中双电机始终串联，不能适应复杂工况的缺陷，从而提供一种双电机集成桥结构及轮式工程机械。
5.为了解决上述问题，本实用新型一方面提供了一种双电机集成桥结构，包括驱动机构、变速机构及驱动桥；其中，驱动机构包括第一驱动电机和第二驱动电机；变速机构包括第一输入轴、第二输入轴、第一换挡机构、中间轴、第二换挡机构和第三换挡机构。第一输入轴与第一驱动电机连接；第二输入轴与第二驱动电机连接，第一输入轴和第二输入轴同轴且间隔设置；第一换挡机构设于第一输入轴和第二输入轴之间，适于连接或断开第一输入轴和第二输入轴；中间轴和第一输入轴之间通过第一传动副连接，中间轴和第二输入轴之间通过第二传动副连接，第二换挡机构设于中间轴上，适于连接或断开第一输入轴和中间轴；第三换挡机构与第二换挡机构间隔设于中间轴上，适于断开或连接第二输入轴和中间轴；驱动桥包括差速器，差速器与中间轴之间通过第三传动副传动连接。
6.可选的，第一传动副包括固定设于第一输入轴上的第一主动齿轮以及转动设于中间轴上的第一从动齿轮，第一主动齿轮和第一从动齿轮相互啮合；
7.第二传动副包括固定设于第二输入轴上的第二主动齿轮以及转动设于中间轴上的第二从动齿轮，第二主动齿轮和第二从动齿轮相互啮合。
8.可选的，第三传动副包括设于中间轴上的第三主动齿轮以及设于差速器内的第三从动齿轮，第三主动齿轮与第三从动齿轮啮合。
9.可选的，第一换挡机构设于第一传动副和第二传动副之间；中间轴与第一输入轴或第二输入轴平行设置，第三主动齿轮设于中间轴的中部，第一从动齿轮和第一换挡机构
设于第三主动齿轮的第一侧，第二从动齿轮和第二换挡机构设于第三主动齿轮的第二侧。
10.可选的，差速器包括分别设于第三从动齿轮的两侧的第一半轴和第二半轴，第一半轴和第二半轴同轴设置，且与中间轴平行设置。
11.可选的，第一半轴连接第一车轮，第二半轴连接第二车轮，第一车轮和第二车轮同轴设置。
12.可选的，第一换挡机构、第二换挡机构和第二换挡机构包括离合器、同步器和滑移齿套结构，离合器包括湿式离合器和端面离合器。
13.可选的，第一换挡机构、第二换挡机构和第三换挡机构均为离合器。
14.可选的，第一输入轴和第一驱动电机的输出轴之间同轴键连接，第二输入轴和第二驱动电机的输出轴之间同轴键连接。
15.本实用新型的另一方面提供了一种轮式工程机械，包括以上技术方案中任一项所述的双电机集成桥结构。
16.本实用新型具有以下优点：
17.1.利用本实用新型的技术方案，通过设置第一换挡机构，能够将第一输入轴和第二输入轴连接或断开，实现了双电机可以自由切换串联、并联、单独工作等模式，以适应不同的工况，并能实现电机更多地工作在高效区，综合电耗更低；通过设置第二换挡机构和第三换挡机构，能够进一步增加多个输出模式，适应更多的工况；并且，各模式之间切换实现无动力中断、无缝换挡，提升驾驶舒适性。此外，两个电机串联时，可实现两个小功率电机取代一个大功率电机，有利于利用零部件的规模效应降低成本，同时能够解决大功率电机高速运行时产生的噪声问题。本实用新型提供的双电机集成桥结构，驱动机构、变速机构和驱动桥集成合一，通过设置差速器，能够将动力差速后传递至两侧车轮上，整体传递动力的同时能够承载整车重量，可应用于后驱轮式车辆。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1示出了本实用新型实施例提供的双电机集成桥结构的示意图；
20.图2示出了本实用新型实施例提供的双电机集成桥结构的第一种工作模式的动力传递路径示意图；
21.图3示出了本实用新型实施例提供的双电机集成桥结构的第二种工作模式的动力传递路径示意图；
22.图4示出了本实用新型实施例提供的双电机集成桥结构的第三种工作模式的动力传递路径示意图；
23.图5示出了本实用新型实施例提供的双电机集成桥结构的第四种工作模式的动力传递路径示意图；
24.图6示出了本实用新型实施例提供的双电机集成桥结构的第五种工作模式的动力传递路径示意图。
25.附图标记说明：
26.11、第一驱动电机；12、第二驱动电机；21、第一输入轴；22、第二输入轴；23、中间轴；31、第一换挡机构；32、第二换挡机构；33、第三换挡机构；4、差速器；41、第一半轴；42、第二半轴；51、第一主动齿轮；52、第一从动齿轮；61、第二主动齿轮；62、第二从动齿轮；71、第三主动齿轮；72、第三从动齿轮；81、第一车轮；82、第二车轮。
具体实施方式
27.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
30.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
31.为了便于介绍本实用新型的技术方案，以下结合附图以及具体的实施例来详细说明，但实施例不应看作是对本实用新型的限制。
32.实施例1
33.一种双电机集成桥结构，包括驱动机构、变速机构及驱动桥；其中，驱动机构包括第一驱动电机11和第二驱动电机12；变速机构包括第一输入轴21、第二输入轴22、第一换挡机构31、中间轴23、第二换挡机构32和第三换挡机构33。第一输入轴21与第一驱动电机11连接；第二输入轴22与第二驱动电机12连接，第一输入轴21和第二输入轴22同轴且间隔设置；第一换挡机构31设于第一输入轴21和第二输入轴22之间，适于连接或断开第一输入轴21和第二输入轴22；中间轴23和第一输入轴21之间通过第一传动副连接，中间轴23和第二输入轴22之间通过第二传动副连接，第二换挡机构32设于中间轴23上，适于连接或断开第一输入轴21和中间轴23；第三换挡机构33与第二换挡机构32间隔设于中间轴23上，适于断开或连接第二输入轴22和中间轴23；驱动桥包括差速器4，差速器4与中间轴23之间通过第三传动副传动连接。
34.利用本实用新型的技术方案，通过设置第一换挡机构31，能够将第一输入轴21和第二输入轴22连接或断开，实现了双电机可以自由切换串联、并联、单独工作等模式，以适应不同的工况，并能实现电机更多地工作在高效区，综合电耗更低；通过设置第二换挡机构
32和第三换挡机构33，能够进一步增加多个输出模式，适应更多的工况；并且，各模式之间切换实现无动力中断、无缝换挡，提升驾驶舒适性。此外，两个电机串联时，可实现两个小功率电机取代一个大功率电机，有利于利用零部件的规模效应降低成本，同时能够解决大功率电机高速运行时产生的噪声问题。本实用新型提供的双电机集成桥结构，驱动机构、变速机构和驱动桥集成合一，通过设置差速器4，能够将动力差速后传递至两侧车轮上，整体传递动力的同时能够承载整车重量，可应用于后驱轮式车辆。
35.具体的，第一输入轴21可以是与第一驱动电机11的输出轴连接的一根轴，也可以是，第一驱动电机11的输出轴直接作为第一输入轴21。第二输入轴22同理。当第一驱动电机11的输出轴直接作为第一输入轴21，以及第二驱动电机12的输出轴直接作为第二输入轴22时，第一驱动电机11的输出轴和第二驱动电机12的输出轴同轴且间隔设置，第一换挡机构31设于第一驱动电机11的输出轴和第二驱动电机12的输出轴之间。
36.进一步的，参照图1，第一传动副包括固定设于第一输入轴21上的第一主动齿轮51以及转动设于中间轴23上的第一从动齿轮52，第一主动齿轮51和第一从动齿轮52相互啮合；
37.第二传动副包括固定设于第二输入轴22上的第二主动齿轮61以及转动设于中间轴23上的第二从动齿轮62，第二主动齿轮61和第二从动齿轮62相互啮合。
38.本实施例中，因为第一从动齿轮52和第二从动齿轮62均为转动连接在中间轴23上，因此，第一主动齿轮51和第一从动齿轮52之间啮合传动，不会带动中间轴23转动，当第二换挡机构32处于连接状态时，第一输入轴21上的动力会通过第一主动齿轮51、第一从动齿轮52、第二换挡机构32传递到中间轴23上。同样，第二主动齿轮61和第二从动齿轮62之间啮合传动，不会带动中间轴23转动，当第三换挡机构33处于连接状态时，第二输入轴22上的动力会通过第二主动齿轮61、第二从动齿轮62、第三换挡机构33传递到中间轴23上。
39.进一步的，第三传动副包括设于中间轴23上的第三主动齿轮71以及设于差速器4内的第三从动齿轮72，第三主动齿轮71与第三从动齿轮72啮合。
40.进一步的，参照图1，第一换挡机构31设于第一传动副和第二传动副之间；中间轴23与第一输入轴21或第二输入轴22平行设置，第三主动齿轮71设于中间轴23的中部，第一从动齿轮52和第一换挡机构31设于第三主动齿轮71的第一侧，第二从动齿轮62和第二换挡机构32设于第三主动齿轮71的第二侧。这样设置能够实现中央驱动形式，取消了现有的传动轴、输出法兰等传动部件，有利于轴系空间布置，方便进行整车匹配和留出更多的空间布置电池，提升续航里程。
41.进一步的，差速器4包括分别设于第三从动齿轮72的两侧的第一半轴41和第二半轴42，第一半轴41和第二半轴42同轴设置，且与中间轴23平行设置。
42.进一步的，第一半轴41连接第一车轮81，第二半轴42连接第二车轮82，第一车轮81和第二车轮82同轴设置。具体的，在整车中，第一半轴41和第二半轴42垂直于整车的中轴线布置，第一车轮81为左侧车轮，第二车轮82为右侧车轮，差速器4通过差速后，动力分别通过第一半轴41传递至第一车轮81上，通过第二半轴42传递至第二车轮82上。本实用新型提供的双电机集成桥结构适用于后驱车辆。
43.进一步的，第一换挡机构31、第二换挡机构32和第二换挡机构32包括离合器、同步器和滑移齿套结构，离合器包括湿式离合器和端面离合器。
44.进一步的，本实施例中，第一换挡机构31、第二换挡机构32和第三换挡机构33均为离合器。具体的，第一换挡机构31为第一离合器，第二换挡机构32为第二离合器，第三换挡机构33为第三离合器。
45.进一步的，本实施例中，第一输入轴21和第一驱动电机11的输出轴之间同轴键连接，第二输入轴22和第二驱动电机12的输出轴之间同轴键连接。具体的，第一输入轴21和第一驱动电机11的输出轴之间、第二输入轴22和第二驱动电机12的输出轴之间均通过花键连接。
46.本实用新型提供的双电机集成桥结构，具备双电机工作模式及单电机工作模式，可以实现至少5种工作模式，具体如下：
47.参照图2，第一工作模式：第一离合器闭合，第二离合器闭合，第三离合器断开。
48.第一离合器闭合，将第一输入轴21和第二输入轴22连接，也就是第一驱动电机11和第二驱动电机12串联。第二离合器闭合，将第一从动齿轮52和中间轴23连接。第一驱动电机11与第二驱动电机12共同提供动力，依次由第一输入轴21、第二输入轴22、第一主动齿轮51、第一从动齿轮52、中间轴23、第三主动齿轮71、第三从动齿轮72传递至差速器4，再分别经差速器4的第一半轴41传递至左轮以及经差速器4的第二半轴42传递至右轮。
49.参照图3，第二工作模式：第一离合器闭合，第二离合器断开，第三离合器闭合。
50.第一离合器闭合，将第一输入轴21和第二输入轴22连接，也就是第一驱动电机11和第二驱动电机12串联。第三离合器闭合，将第二从动齿轮62和中间轴23连接。第一驱动电机11与第二驱动电机12共同提供动力，依次由第一输入轴21、第二输入轴22、第二主动齿轮61、第二从动齿轮62、中间轴23、第三主动齿轮71、第三从动齿轮72传递至差速器4，再分别经差速器4的第一半轴41传递至左轮以及经差速器4的第二半轴42传递至右轮。
51.参照图4，第三工作模式：第一离合器断开，第二离合器闭合，第三离合器断开。
52.第二离合器闭合，将第一从动齿轮52和中间轴23连接。第一驱动电机11独立工作，提供动力，依次由第一输入轴21、第一主动齿轮51、第一从动齿轮52、中间轴23、第三主动齿轮71、第三从动齿轮72传递至差速器4，再分别经差速器4的第一半轴41传递至左轮以及经差速器4的第二半轴42传递至右轮。
53.参照图5，第四工作模式：第一离合器断开，第二离合器断开，第三离合器闭合。
54.第三离合器闭合，将第二从动齿轮62和中间轴23连接。第二驱动电机12独立工作，提供动力，依次由第二输入轴22、第二主动齿轮61、第二从动齿轮62、中间轴23、第三主动齿轮71、第三从动齿轮72传递至差速器4，再分别经差速器4的第一半轴41传递至左轮以及经差速器4的第二半轴42传递至右轮。
55.参照图6，第五工作模式：第一离合器断开，第二离合器闭合，第三离合器闭合。
56.第一离合器断开，第一驱动电机11和第二驱动电机12并联，分别独立提供动力。
57.第二离合器闭合，将第一从动齿轮52和中间轴23连接。
58.第三离合器闭合，将第二从动齿轮62和中间轴23连接。
59.第一驱动电机11提供动力，依次由第一输入轴21、第一主动齿轮51、第一从动齿轮52传递至中间轴23；第二驱动电机12提供动力，依次由第二输入轴22、第二主动齿轮61、第二从动齿轮62传递至中间轴23；双电机并联驱动中间轴23，再经第三主动齿轮71、第三从动齿轮72传递至差速器4，再分别经差速器4的第一半轴41传递至左轮以及经差速器4的第二
半轴42传递至右轮。
60.可以根据不同的使用工况进行不同的工作模式的选择，实现电机功率的最优化使用及电机高效区的占比，在保留动力性的前提下提升用户的经济效益。利用变速机构的调速增扭的特性，实现匹配两个较小功率的驱动电机达到直驱大功率电机的效果，同时采用双电机串联、混联自由选择模式，提升了系统效率；有5种工作模式，根据电机效率和路况进行选择，实现电机更多地工作在高效区，综合电耗更低。
61.第一驱动电机11和第二驱动电机12正转时，实现以上五种工作模式的前进挡，当第一驱动电机11和第二驱动电机12反转时为倒挡，同样具有以上五种工作模式，动力传递方向路径相同。
62.当然，可以根据第一驱动电机11和第二驱动电机12的功率，第一传动副、第二传动副和第三传动副选择不同的齿比，实现不同的挡位输出。
63.当然，第一输入轴21和中间轴23之间、第二输入轴22和中间轴23之间以及中间轴23和差速器4之间还可以根据实际情况增加传动副，以实现更多的工作模式及挡位的输出。
64.实施例2
65.一种轮式工程机械，包括实施例1中所述的双电机集成桥结构。
66.轮式工程机械因包括了双电机集成桥结构，所以具有双电机集成桥的所有优点，此处不再赘述。
67.根据上述描述，本专利申请具有以下优点：
68.1、双电机可以自由切换串联、并联、单独工作等模式，以适应不同的工况，并能实现电机更多地工作在高效区，综合电耗更低；
69.2、各模式之间切换实现无动力中断、无缝换挡，提升驾驶舒适性；
70.3、两个电机串联时，可实现两个小功率电机取代一个大功率电机，有利于利用零部件的规模效应降低成本，同时能够解决大功率电机高速运行时产生的噪声问题；
71.4、双电机集成桥结构，驱动机构、变速机构和驱动桥集成合一，通过设置差速器4，能够将动力差速后传递至两侧车轮上。动力通过差速器4驱动桥，整体传递动力的同时能够承载整车重量，可应用于后驱轮式车辆。
72.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。